一种扁平型水下航行器

1.本申请涉及水下航行相关技术领域，尤其涉及一种扁平型水下航行器。


背景技术：

2.随着人类对海洋的探索和海洋经济的发展日趋深入，水下无人航行器的研究和发展得到越来越多的关注。根据任务目标和使用途径的不同，无人的水下航行器大致可以分为有缆和无缆两大类。有缆的水下航行器多用于近距离探测和水下采集检修等工作，操纵与能源供给通过水下线缆传输实现。无缆的水下航行器多用于中远距离的海底地形和资源勘测，通过自带电池实现水下航行，同时通过自身携带的相关探测设备采集数据。其中，无缆的水下航行器由于工作范围更广，工况更复杂，而且不像有缆的水下航行器那样可以持续获取能源，因此提升航行器稳定性、操纵性，以及提高升阻比以增加续航里程的研究上相对于有缆的水下航行器也更多。现有的水下航行器多为圆柱体设计，类似鱼雷造型，但是横摇稳定性不足，在水下探测任务中易受到水流干扰，导致采集数据出现波动，影响数据采集的准确性；而且，内部设计大多较为紊乱，难以较好的满足提升内部空间利用率的需求，布线和密封难度大，拆装维护繁琐、效率低，还存在导航精度低，自主决策水平低，可靠性和续航能力弱等问题。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本申请的目的是提供一种扁平型水下航行器，能够在提高升阻比的前提下显著提高横摇稳定性，保证数据采集的准确性，同时具有升阻比大、机动性好的特点，能够有效提升续航里程；而且能够尽可能满足内部搭载的空间需求，也减少了水密线缆使用，降低了水密难度和故障发生率；同时对导航定位方法进行冗余设计，能够提升导航定位精度和自主决策水平；整体拆装维护便利、效率高。
4.为达到上述技术目的，本申请提供了一种扁平型水下航行器，包括载体、控制装置、以及推进装置；
5.所述载体包括外壳、硬质框架以及至少两个独立舱；
6.所述外壳整体呈扁平的横置类六棱柱结构；
7.所述横置类六棱柱结构的两个类v形端部分别形成艏部和艉部；
8.所述外壳的外周面上沿水平方向环设有凸起裙边；
9.至少两个所述独立舱安装于所述硬质框架内，均可拆卸；
10.各个所述独立舱为密封耐压结构，设有可用于安装所述控制装置的耐压腔；
11.所述硬质框架可拆卸安装于所述外壳内，且与所述外壳内中部空间相适配；
12.所述推进装置安装于所述外壳，包括至少两个用于驱动所述载体航行的推进器和至少两个用于调节所述载体的航行俯仰角的水平舵；
13.于所述载体转向控制时，至少两个所述推进器之间形成速度差；
14.所述控制装置包括控制系统及导航定位匹配系统；
15.所述导航定位匹配系统用于根据任务需求给水下航行器匹配与所述任务需求对应的导航定位模式，并基于所述导航定位模式获取水下航行器的定位信息；所述控制系统用于基于水下航行器的当前水下信息、所述定位信息和所述导航定位模式通过所述推进装置控制水下航行器航行。
16.进一步地，所述独立舱具体为两个；
17.所述控制系统包括主控制模块、从控制模块、通信接口转换模块、信息交互模块、通信模块、水下信息获取模块、控制电池包以及动力电池包；
18.所述水下信息获取模块包括第一获取模块和第二获取模块；
19.所述主控制模块、所述通信模块、通信接口转换模块、信息交互模块、所述控制电池包以及所述第一获取模块均安装于一所述独立舱内；
20.所述第二获取模块安装于所述外壳；
21.所述控制电池包用于给所述主控制模块、所述通信模块、所述通信接口转换模块、所述信息交互模块以及所述水下信息获取模块供电；
22.所述水下信息获取模块用于获取水下航行器的数据信息并反馈给所述主控制模块；
23.所述通信模块用于与监控端通信连接；
24.所述通信接口转换模块，用于与所述通信模块和所述水下信息获取模块连接并将串行接口转换为统一的网口接口；
25.所述信息交互模块，用于给与所述通信接口转换模块连接的检测元件匹配唯一的ip地址；
26.所述主控制模块用于接收所述通信接口转换模块和所述信息交互模块传送的数据信息并根据数据信息生成控制指令传送至所述从控制模块；
27.所述从控制模块以及所述动力电池包均安装于另一所述独立舱内；
28.所述动力电池包用于给所述从控制模块以及所述推进装置供电；
29.所述从控制模块用于根据所述控制指令控制所述推进装置。
30.进一步地，所述第一获取模块包括gps接收机、惯导、深度检测设备以及多普勒计程仪；
31.所述第二获取模块为测距声呐；
32.所述gps接收机用于在水域的水平面上检测水下航行器的位置；
33.所述惯导用于检测在导航坐标系中水下航行器运行的位置和速度；
34.所述深度检测设备用于检测水下航行器的深度；
35.所述多普勒计程仪用于检测水下航行器相对于水域的速度以及水下航行器行驶的航程；
36.所述测距声呐用于获取水下航行器距离前进方向障碍物的距离。
37.进一步地，所述主控制模块，用于在水下航行器处于自主导航模式或无法接收到水面以上的信号时，根据当前水下信息、定位信息和导航定位模式按既定路线、目标控制水下航行器自主导航航行。
38.进一步地，所述导航定位匹配系统包括任务识别模块、导航定位模式匹配模块、执行模块以及导航定位执行元件；
39.所述任务识别模块，用于识别水下航行器执行所处环境的任务，得到所述任务中水下航行器航行的任务深度和任务航程；
40.所述导航定位模式匹配模块，用于根据所述任务给水下航行器匹配导航定位模式；
41.所述执行模块，用于接收所述导航定位模式匹配模块的数据信息，并根据所述导航定位模式控制所述导航定位执行元件的开启或关闭；
42.所述导航定位执行元件用于检测水下航行器的定位信息。
43.进一步地，所述导航定位模式匹配模块包括浅海导航定位模式子模块、深海导航定位模式子模块和海中导航定位模式子模块；
44.所述浅海导航定位模式子模块，用于根据第一约束条件给水下航行器匹配的导航定位模式为采用卫星导航的浅海导航定位模式；
45.所述深海导航定位模式子模块，用于根据第二约束条件和水下航行器的惯性导航误差是否大于第一误差阈值给水下航行器匹配的导航定位模式为深海导航定位模式；
46.所述海中导航定位模式子模块，用于根据第三约束条件和所述任务航程给水下航行器匹配的导航定位模式为海中导航定位模式；
47.其中，所述第一约束条件为：水下航行器接收到卫星导航信号；所述第二约束条件为：水下航行器没有接收到卫星导航信号、水下航行器与水平面之间的水面距离不小于距离阈值以及水下航行器能接收地形匹配导航信号；所述第三约束条件为：水下航行器没有接收到卫星导航信号、水下航行器与水平面之间的水面距离不小于距离阈值、水下航行器没有接收地形匹配导航信号以及水下航行器与海底之间的深度距离不小于深度阈值。
48.进一步地，所述独立舱内均设有温差发电装置；
49.所述温差发电装置包括半导体温差发电片以及升压稳压器；
50.所述半导体温差发电片固定在所述独立舱内，且冷端与所述耐压腔的壁面接触；
51.所述升压稳压器与所述半导体温差发电片电连接。
52.进一步地，所述外壳的艏部与艉部均为线型弧形部。
53.进一步地，所述外壳包括两个相同结构的半壳体；
54.两个所述半壳体呈上下分布，且可拆卸连接；
55.所述半壳体连接面的外边缘上设有环形凸缘；
56.于两个所述半壳体连接配合时，所述环形凸缘形成所述凸起裙边。
57.进一步地，所述半壳体的两个斜面的倾斜角度为23
°
～32
°
；
58.所述凸起裙边的厚度与凸起裙边的宽度比为0.1～0.3；
59.所述外壳的厚度与所述外壳的顶面长度或底面长度之间的比为0.62～0.73；
60.所述外壳的艏部圆弧半径或艉部圆弧半径与所述外壳的厚度之间的比为0.12～0.2；
61.所述凸起裙边的圆弧角部的半径与所述外壳的厚度之间的比大于1.6；
62.所述凸起裙边的宽度与所述外壳的顶面长度或底面长度之间的比为0.14～0.16。
63.从以上技术方案可以看出，本申请将外壳整体设计为扁平的横置类六棱柱结构，并使得横置类六棱柱结构的两类v形端部分别形成艏部与艉部，而且在外壳外周面上沿水平方向环设凸起裙边，以此构建新的外壳结构。能够在提高升阻比的前提下显著提高横摇
稳定性，保证数据采集的准确性。而且，还具有航行机动性更强、升阻比更具优势、非预期纵摇时自带一定回复力等优点，能够节省推进或控制能源，提升续航里程，并可适用多种工作模式，如水下航行、水面航行以及水中滑翔。再者，这一外壳结构设计也能够尽可能满足内部搭载的空间需求，同时设置至少两个具有密封耐压腔的独立舱，可以按需将水下航行器的控制装置进行划分，再分别集成安装在独立舱内，有利于减少水密线缆的使用数量，降低了水密的难度和故障发生率，在保证主要电气及部件水密性的同时实现模块化设计，便于制造装配、后期维护以及配件更换。同时，通过硬质框架对至少两个独立舱进行集中安装固定，便于整体的卸取和吊装，维护更加方便的同时，整体结构也更加紧凑。而且硬质框架也可以用于加强水下航行器整体结构的力学强度，使得水下航行器能够抵御更大的外部压力。
64.另外，通过设置导航定位匹配系统，对水下航行器不同任务匹配相应的导航定位模式，不仅提高了导航定位精度，而且节省了作业空间，更进一步从节流的角度较大地减少水下航行器能源的消耗，提升了水下航行器的续航能力。而且，控制系统基于水下航行器的当前水下信息、定位信息和导航定位模式来控制水下航行器航行，提高了水下航行器的控制效率以及自主决策水平。
附图说明
65.为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
66.图1为本申请中提供的一种扁平型水下航行器不带有提手的整体爆炸示意图；
67.图2为本申请中提供的一种扁平型水下航行器带有提手的整体轴侧示意图；
68.图3为本申请中提供的一种扁平型水下航行器外壳的轴侧示意图；
69.图4为本申请中提供的一种扁平型水下航行器外壳与硬质框架配合的爆炸示意图；
70.图5为本申请中提供的一种扁平型水下航行器外壳与硬质框架配合的透视图；
71.图6为图5的a位置放大示意图；
72.图7为本申请中提供的一种扁平型水下航行器带有提手的外壳正视图；
73.图8为本申请中提供的一种扁平型水下航行器外壳的仰视图；
74.图9为本申请中提供的一种扁平型水下航行器硬质框架带有独立舱的轴侧示意图；
75.图10为本申请中提供的一种扁平型水下航行器硬质框架的轴侧示意图；
76.图11为本申请中提供的一种扁平型水下航行器硬质框架的爆炸示意图；
77.图12为本申请中提供的一种扁平型水下航行器硬质框架的连接板结构示意图；
78.图13为本申请中提供的一种扁平型水下航行器硬质框架的俯视图；
79.图14为图12的a
‑
a剖视图；
80.图15为图12的c
‑
c剖视图；
81.图16为图14的b位置放大示意图；
82.图17为本申请中提供的一种扁平型水下航行器盖板的轴侧示意图；
83.图18为本申请中提供的一种扁平型水下航行器盖板的剖视图；
84.图19为本申请中提供的一种扁平型水下航行器温差发电装置应用示意图；
85.图20为本申请中提供的一种扁平型水下航行器外壳基于预设相同量级条件下的模型图；
86.图21为传统鱼雷造型外壳基于预设相同量级条件下的模型图；
87.图22为预设相同量级条件下的本申请外壳模型与传统鱼雷造型外壳的第一比对图；
88.图23为预设相同量级条件下的本申请外壳模型与传统鱼雷造型外壳的第二比对图；
89.图24为预设相同量级条件下的本申请外壳模型与传统鱼雷造型外壳的第三比对图；
90.图25为本申请中提供的一种扁平型水下航行器外壳在一定航速下的流体速度场云图；
91.图26为传统鱼雷造型外壳在相同航速下的流体速度场云图；
92.图27为本申请中提供的一种扁平型水下航行器外壳在一定航速下的升力曲线图谱；
93.图28为传统鱼雷造型外壳在相同航速下的升力曲线图谱；
94.图29为本申请中提供的一种扁平型水下航行器控制系统的框架示意图；
95.图30为本申请中提供的一种扁平型水下航行器控制系统的控制方法步骤流程图；
96.图31为本申请中提供的一种扁平型水下航行器控制系统的避障控制线路示意图；
97.图32为本申请中提供的一种扁平型水下航行器导航定位匹配系统的框架示意图；
98.图33为本申请中提供的一种扁平型水下航行器的九种导航定位模式的框架图；
99.图34为本申请中提供的一种扁平型水下航行器导航定位匹配系统的控制方法步骤流程图；
100.图35为本申请中提供的一种扁平型水下航行器导航定位匹配系统的控制方法的流程图；
101.图36为本申请中提供的一种扁平型水下航行器导航定位匹配系统的控制方法航程判断的流程图；
102.图37为本申请中提供的一种扁平型水下航行器导航定位匹配系统的控制方法又一流程图；
103.图中：1、外壳；10、凸起裙边；101、腰圆孔；102、提手；11、半壳体；111、声呐安装槽孔；12、盖板；120、长槽孔；121、第二安装孔；122、避让口；123、第一凸块部；124、第二凸块部；2、硬质框架；20、第二连接型材；21、型材底框；22、型材顶框；23、第一连接型材；24、第三连接型材；25、挤压角座；26、吊环安装块；27、吊环螺钉；28、连接板；281.、第一安装孔；29、固定板；291、平头螺钉；210/220、中部型材条；3、独立舱；31、舱体；32、环形加强筋；33、连接座板；34、端盖；41、半导体温差发电片；42、升压稳压器；51、推进器；52、水平舵；53、u形夹板；54、推进器安装架；55、连接凸耳；61、gps接收机；62、惯导；63、深度检测设备；64、测距声呐；65、多普勒计程仪；66、天线器；71、第二通信声呐；72、第二rf子模块；8、通信接口转换模
块；91、无线通信子模块；92、交换子模块；100、主控制模块；200、从控制模块；201、继电器模块；202、电机模块；203、舵机模块；300、监控终端；301、第一通信声呐；302、第一rf子模块；a10、任务识别模块；a20、导航定位模式匹配模块；a30、执行模块；a40、导航定位执行元件；a21、浅海导航定位模式子模块；a22、深海导航定位模式子模块；a23、海中导航定位模式子模块。
具体实施方式
104.下面将结合附图对本申请实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请实施例保护的范围。
105.在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
106.在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可更换连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。
107.本申请实施例公开了一种扁平型水下航行器。
108.请参阅图1至图3以及图20至图28，本申请实施例中提供的一种扁平型水下航行器的一个实施例包括：
109.包括载体、控制装置、以及推进装置。
110.载体包括外壳1、硬质框架2以及至少两个独立舱3。
111.就外壳1来说，外壳1整体呈扁平的横置类六棱柱结构，横置类六棱柱结构的两个类v形端部分别形成艏部和艉部，也即是，横置类六棱柱结构的两类v形端部分别作为外壳1的前部与后部。从投影轮廓方面来说的话，该外壳1在竖直方向的两个投影轮廓为相同的方形轮廓，在侧向方向的两个投影轮廓为相同的类六边形轮廓。外壳1的外周面上沿水平方向环设有凸起裙边10；硬质框架22可拆卸设于外壳1内中部，且与外壳1内中部空间相适配，其中硬质框架2可以在垂直于外壳1底面方向与外壳1连接和/或在垂直于外壳1垂直侧面方向与外壳1连接，以垂直于外壳1底面方向与外壳1连接为例，硬质框架2底部与外壳1底部连接，顶部与外壳1顶部连接。
112.具体来说，凸起裙边10主要作用有1，提高外壳1结构刚度和强度，且防止外壳1遭受撞击而破溃。2，进一步增强整体的横摇稳定性。3，当水下航行器处于水面航行时，凸起裙边10也可以作为浮力来源之一，增强浮性。4，当航行过程中出现非预期纵摇情况时，可以提供一定回复力矩，使得水下航行器快速回复平衡。5，在制造装配时可以作为工艺基准，便于加工装配。6，便于加装其他附体设备。本申请中的凸起裙边10可以为平整的环形凸边结构，
具体不做限制。
113.本申请人基于同等密度、质量、体积以及表面积条件下，分别模拟构建出本申请的外壳模型以及传统鱼雷造型外壳模型—参阅附图20以及附图21。经过如图22至图24的对比可以知道，在同等量级的情况下，本申请的外壳1在长方向的尺度明显更小，而这优势能够使得水下航行器在航行中的操纵机动性更好。而且内部规则的方形空间更大，空间利用率也更大，便于其他载荷设备的布置和安放；同时因调转半径更小，且有上下两个大平面，也更加有利于装卸、转运和码放。
114.本申请人还通过计算流体力学仿真分析在一定航速下分别获得本申请外壳1的流体速度场云图与传统鱼雷造型外壳的流体速度场云图—参阅附图25以及图26，并计算得到本申请外壳1的升阻比为1.128，传统鱼雷造型外壳的升阻比为0.025，可以知道，本申请的升阻比更具优势，便于节省推进能源，提升续航里程；再者，从附图26可知，本申请的外壳1的艏部和底部的流场更均匀，受流体干扰较小，且此段相对于传统鱼雷造型外壳有较宽整的平面，便于布置和安装声学、光学以及导航探测载荷设备，且信号接收效果更佳。当然，外壳1上除了开设用于安装探测器需要的槽孔外，还开设有用于加速下潜进水用的槽孔，具体不做限制。
115.本申请人还通过计算流体力学分析得到本申请外壳1以及传统鱼雷造型外壳在同等航速下的升力曲线图谱—参阅图27以及图28。经过分析可知，在同等航速下，本申请的流体升力呈略微的波动状态，这样可以有效利用这种波动趋势，利于顺势而行，实现水下航行器的快速抬艏和埋艏，操纵性更好，航行机动性更强；同样利用这种波动特性，可将航行器设置为滑翔的航行状态，更利于节约能源，增加续航里程；这种波动特性也证明了本申请整体结构在航行过程中自带一定的回复力，在一定范围内发生非预期纵摇时不通过操纵干预就能自动往平衡态恢复，从而减少控制电路和程序的设计，并节省控制能源消耗。
116.从以上技术方案可以看出，本申请外壳1结合硬质框架2的结构具有如下优点1，能够在提高升阻比的前提下显著提高横摇稳定性，保证数据采集的准确性；2，内部规则形空间大，空间利用率高，便于其他载荷设备的布置；3，方便转运和码放；4，升阻比更具优势，便于节省推进能源，提升续航里程，并可适用多种工作模式，如水下航行、水面航行以及水中滑翔；5，艏部与底部受干扰较小，且该位置较于传统具有更加宽整的平面，便于安装声学、光学以及导航等探测载荷设备，且信号接收也会更优；6，航行机动性更强，更利于节约能源，增加续航里程。7，实现模块化设计，便于整体卸取和吊装，维护更换方便。8，整体结构强度好，能够抵御更大外部压力。9，自带一定的回复力，在一定范围内发生非预期纵摇时不通过操纵干预就能自动往平衡态恢复，从而减少控制电路和程序的设计，并节省控制能源消耗。
117.就独立舱3来说，各个独立舱为密封耐压结构，设有可用于安装控制装置的耐压腔，独立舱3数量具体可以是两个且为密封耐压结构，设有可用于安装水下航行器的控制装置的耐压腔，本领域技术人员可以根据实际需要做适当的选择变换，不做限制。通过设置的至少两个具有密封的耐压腔的独立舱3，可以按需将水下航行器的控制系统以及导航定位匹配系统进行划分，再分别集成安装在独立舱3内。有利于减少水密线缆的使用数量，降低了水密的难度和故障发生率，在保证主要电气及部件水密性的同时实现模块化设计，便于制造装配、后期维护以及配件更换。而至少两个独立舱3均可拆卸安装于硬质框架2内，这样
便于整体的卸取和吊装，维护更加方便同时，整体结构也更加紧凑。
118.就推进装置来说，安装于外壳1，为了实现可差速转向控制，包括至少两个用于驱动载体航行的推进器51和至少两个用于调节载体的航行俯仰角的水平舵52，于载体转向控制时，至少两个推进器51之间形成速度差。以推进器51以及水平舵52均为两个为例，推进器51以及水平舵52可以分别对称安装于外壳1两侧面或对称安装于外壳1后端部。具体安装于凸起裙边10的后端部，也即是推进器51和水平舵52均安装外壳1的艉部。当然，也可以是将推进器51安装在外壳1艉部，而水平舵52安装于外壳1的左右两侧；或是将推进器51以及水平舵52分别安装在外壳1左右两侧，不仅仅局限于上述应用情况，本领域技术人员可以以此为基础做适当的变化，具体不做限制。
119.控制装置包括控制系统及导航定位匹配系统，其中导航定位匹配系统用于根据任务需求给水下航行器匹配与任务需求对应的导航定位模式，并基于导航定位模式获取水下航行器的定位信息。控制系统用于基于水下航行器的当前水下信息、定位信息和导航定位模式通过推进装置控制载体航行。通过对水下航行器不同任务匹配相应的导航定位模式，不仅提高了导航定位精度，而且节省了作业空间，更进一步从节流的角度较大地减少水下航行器能源的消耗，提升了水下航行器的续航能力，而基于水下航行器的当前水下信息、定位信息和导航定位模式来控制水下航行器能够提高控制的效率以及自主性。
120.以上为本申请实施例提供的一种扁平型水下航行器的实施例一，以下为本申请实施例提供的一种扁平型水下航行器的实施例二，具体请参阅图1、图29至图31。
121.基于上述实施例一的技术方案，本实施例二为对控制系统的进一步说明：
122.进一步地，以独立舱3具体为两个为例，可以平行并排的安装在硬质框架2内，具体不做限制。
123.如图20所示，就控制系统来说，包括主控制模块100、从控制模块200、通信模块、通信接口转换模块8、信息交互模块、水下信息获取模块、控制电池包(图中未示)以及动力电池包(图中未示)。主控制模块100、通信模块、通信接口转换模块8、信息交互模块、控制电池包以及水下信息获取模块均安装于一独立舱3内；控制电池包用于给主控制模块100、通信接口转换模块8、信息交互模块、通信模块以及水下信息获取模块供电；水下信息获取模块用于获取水下航行器的数据信息并反馈给主控制模块100；通信模块用于与监控端通信连接；通信接口转换模块8，用于与通信模块和水下信息获取模块连接并将串行接口转换为统一的网口接口；信息交互模块，用于给与通信接口转换模块8连接的检测元件匹配唯一的ip地址；主控制模块100用于接收通信接口转换模块8和信息交互模块传送的数据信息并根据数据信息生成控制指令传送至执行模块200。从控制模块200以及动力电池包均安装于另一独立舱3内；动力电池包用于给从控制模块200以及推进装置供电，降低了电池发生故障所带来的风险；从控制模块200用于根据控制指令控制推进装置。
124.具体来说，主控制模块100可以采用4代树莓派的处理器，采用4代树莓派的处理器为主控制模块100的体积小巧且价格低廉，主控制模块100用于接收经由通信接口转换模块8和信息交互模块传送的水下信息获取模块的数据信息，生成相应的控制指令给从控制模块200，从而实现水下航行器指定的运动。在本实施例中，数据信息包括获取水下航行器的在水中的深度、运行数据、运行艏向角以及所处的位置等。该水下航行器控制系统通过使用低成本的树莓派作为主控制模块100构建水下航行器的控制系统，优化水下航行器控制舱
的空间布置，降低水下航行器的制作成本。
125.与现有水下航行器采用pc104控制板相比，本申请的水下航行器采用4代树莓派的处理器作为主控制模块100，具体对比信息如下表1所示。
126.表1为4代树莓派的主控制模块100与pc104控制板数据信息比对表
127.名称pc104嵌入式核心模块raspberry pi 4cpu主频1.46g～1.91ghz1.5ghz内存4g ddr3l2/4/8g ddr4蓝牙无蓝牙5.0图像输出1个vga双micro hdmi端口有线网络2个10/100/1000baset以太网口千兆以太网无线网络无802.11ac(2.4/5ghz)usb端口4个usb2.02个usb2.0/2个usb3.0gpio8路40路外形尺寸115.6mm*98mm85mm*56mm成本2000rmb200rmb
128.由上表可知，在空间极为紧凑的水下航行器独立舱3内，外形尺寸更加小巧的4代树莓派的处理器可以节省更多的空间；在性能方面，4代树莓派的处理器最高支持8g ddr4的板载ram，更够提供更大的计算内存；同时其拥有两个usb3.0的端口有利于数据的高速传输。在成本方面，4代树莓派的处理器采购价相较于pc104核心板有很大的优势。
129.本申请的通信模块可以是包括声呐水声通信模块、卫星通信模块、超高频无线电通信模块、以太网通信(wifi)模块的一种或组合。控制电池包和动力电池包可以是锂电池组，相较于其他动力来源，锂电池组具有能量密度和工作电压高、循环寿命长、充电时间短、工作温度范围广、无“记忆效应”、环境友好无排放和噪音、易于安装更换和维护等优点。
130.第一获取模块可以包括gps接收机61、惯导62、深度检测设备63以及多普勒计程仪65。gps接收机61用于在水域的水平面上检测水下航行器的位置；惯导62用于检测在导航坐标系中水下航行器运行的位置和速度；深度检测设备63用于检测水下航行器的深度；多普勒计程仪65检测水下航行器相对于水域的速度以及水下航行器行驶的航程。第二获取模块可以为测距声呐64，测距声呐64可以安装于外壳1前部上方的斜面位置，对应的外壳1前部的斜面上可以设置用于安装该测距声呐64的声呐安装槽孔111。测距声呐64获取水下航行器距离前进方向障碍物的距离信息并将数据传送给主控制模块100用于规划水下航行器运行的避障路径。
131.水下信息获取模块通过通信接口转换模块8和信息交互模块为主控制模块100提供必要的数据信息。本实施例中通信接口转换模块8主要用于将通信模块和水下信息获取模块的串行接口rs232或rs485转换为统一的网口接口，便于主控制模块100对数据信息的获取。
132.需要说明的是，通信接口转换模块8用将串行接口转换为统一的网络接口主要是采用型号为usr
‑
k7模块实现的。在通信接口转换模块8中根据水下信息获取模块、声呐测距中检测元件和通信模块的数量布置相应数量的usr
‑
k7模块。信息交互模块主要用于为接入通信接口转换模块8的每个检测元件分配唯一的ip地址，实现主控制模块100对检测元件检
测数据信息的获取。
133.本申请中，通过在水下信息获取模块与主控制模块100之间增加通信接口转换模块8和信息交互模块，实现将不同的串行接口转换为统一网口接口，经过通信接口的统一，使得水下航行器舱内主控制模块100只需一根网线即可完成对水下信息获取模块数据信息的采集，使独立舱3内的布置空间得到了极大的优化，从而减小独立舱3的体积，进而优化水下航行器的内部布局，对于后续的维护和升级也提供了极大的便利，且降低了制作成本，解决了现有水下航行器的控制系统存在线路布置复杂、且通信接口不统一，成本高的技术问题。
134.另外，就从控制模块200来说，可以接收来自主控制模块100的控制指令，生成相应的pwm脉冲信号对推进器51和水平舵52进行控制。
135.以本申请的水下航行器和岸基监控平台这一监控端通信为例，其中岸基监控模块包括监控终端300以及与监控终端300连接的第一通信声呐301和第一rf子模块302。对应的通信模块具体包括与第一通信声呐301连接的第二通信声呐71和与第一rf子模块302连接的第二rf子模块72，第二通信声呐71和第二rf子模块72分别与通信接口转换模块8连接。第一通信声呐301可以安放在岸基监控平台附近的水中，通过rs232串行接口与监控终端300连接，当水下航行器在水面以下运动时，将由第二通信声呐71发送的水下航行器数据传输到监控终端300，实现水下航行器运行状态的实时获取与显示；第一rf子模块302连接天线架高在监控终端300附近，并与监控终端300通过rs232串行接口进行连接，当水下航行器在水面进行机动时，第一rf子模块302接收第二rf子模块72发送的水下航行器运行数据，实现水下航行器实时状态数据的高速获取，并能够及时的更新水下航行器的任务使命。在本实施例中，监控终端300可以为工控机、手机、ipad或电脑等。
136.就水下信息获取模块来说，gps接收机61主要用于在水域的水平面上检测水下航行器的位置，实现对自身定位导航数据的校准；惯导62和多普勒计程仪65的具体应用来说，主要根据惯导62和多普勒计程仪65检测的数据采用加速度解算出水下航行器在导航坐标系中行驶的速度、航程以及自身所在的位置；深度检测设备63主要用于检测当前水下航行器的深度数据并通过通信接口转换模块8和信息交互模块向主控制模块100传送；测距声呐64获取水下航行器距离前进方向障碍物的距离信息并将数据传送给主控制模块100用于规划水下航行器运行的避障路径。
137.就通信接口转换模块8来说，可以包括数个usr
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k7模块，每个usr
‑
k7模块的第一端与水下信息获取模块或通信模块连接，每个usr
‑
k7模块的第二端与信息交互模块连接。也即是，第二通信声呐71、第二rf子模块72、gps接收机61、惯导62、深度检测设备63、测距声呐64和多普勒计程仪65均分别与一个usr
‑
k7模块连接。在本实施例中，第二通信声呐71、第二rf子模块72、gps接收机61、惯导62、深度检测设备63、测距声呐64和多普勒计程仪65连接的接口串行rs232接口，通过usr
‑
k7模块转换为统一的网口接口，使得主控制模块100能够通过信息交互模块获取各类检测元件的数据信息，简化检测元件与主控制模块100之间的接线，同时统一的网口接口也便于主控制模块100的编程设计。与现有水下航行器控制系统的各个检测元件的通信接口直接与pc104主控制板连接相比，本申请将统一的网口接口逐一与信息交互模块中的交换子模块92通过网线连接，达到优化线路布置的目的，提高水下航行器舱内结构的集成度，集成后的控制系统不仅有助于控制舱后续的维护，同时简化了主
控制模块100的程序设计流程。
138.信息交互模块包括无线通信子模块91和与无线通信子模块91连接的交换子模块92；无线通信子模块91用于根据通信接口转换模块8的设备ip请求从ip地址池中选取一个未分配的ip地址，并将选取的ip地址传送至交换子模块92；交换子模块92将选取的ip地址分配至与设备ip请求对应的检测元件。无线通信子模块91可以为wifi路由器，交换子模块92可以为交换机。信息交互模块的工作原理为：wifi路由器通过其内部的dhcp功能分配ip地址，在dhcp中有一个地址池，wifi路由器从允许分配的地址池中，把未分配的ip地址，发送给向wifi路由器请求ip地址的设备。由于wifi路由器的lan口数量有限，通过交换机来扩展lan口的数量，从而能够接入更多的ip地址请求设备。以深度检测设备63为例，通过通信接口转换模块8将rs232的串口转换为网口后，向信息交互模块请求分配ip地址，信息交互模块中的wifi路由器从ip地址池中选择未分配的ip地址将其分配给深度检测设备63，由于分配的每个ip地址都是独一无二的，因此主控制模块100可以通过该地址实现对深度检测设备63测量数据的获取。
139.就从控制模块200来说，其连接控制两个推进器51的电机模块202、连接控制两个水平舵52的舵机模块203以及继电器模块201。需要说明的是，从控制模块200与主控制模块100通过rs232串口连接。
140.本申请就水下航行控制来说，当水下航行器切换为自主导航航行模式、或接收不到岸基信号和gps等水面以上的信号时，主控制模块根据当前水下信息、定位信息和导航定位模式按既定路线、目标控制水下航行器自主导航航行。
141.如图21所示，以本申请的水下航行器与岸基监控平台通信为例，具体的控制方法可以例如下：
142.s1.岸基监控模块向水下航行器下发任务以及执行参数。
143.s2.主控制模块接收任务，定时器启动，等待一定时间主控制模块以导航定位模式为导航依据，在综合考虑推进器的当前负载状态情况下，结合当前水下信息以及定位信息控制水下航行器执行任务；
144.在主控制模块执行任务过程中关于姿态控制的步骤包括：
145.s21.主控制模块获取惯导检测的运行艏向角、深度检测设备检测的深度、以及惯导和多普勒计程仪检测的数据经过数据融合得到前向速度。s22.若前向速度不需要进行控制，在水下航行器处于水平面运行时，从控制模块根据主控制模块中与运行艏向角对应的控制指令控制电机模块的运行；在水下航行器处于垂直面运行时，从控制模块也根据主控制模块中与深度对应的控制指令控制舵机模块的运行，主控制模块获取运行后水下航行器的运行位姿。
146.s23.若前向速度需要进行控制且前向速度小于执行参数的最大运行速度，在水下航行器处于水平面运行时，从控制模块根据主控制模块中与前向速度对应的控制指令控制电机模块的运行；在水下航行器处于垂直面运行时，从控制模块也根据主控制模块中与深度对应的控制指令控制舵机模块的运行，主控制模块获取运行后水下航行器的运行位姿。
147.s24.若水下航行器的运行位姿达到执行参数的期望位姿，完成任务的执行；若水下航行器的运行位姿没有达到执行参数的期望位姿，再次执行步骤s2。其中，执行参数包括水下航行器的最大运行速度、期望位姿，期望位姿包括水下航行器的位置和艏向角。
148.本申请实施例中就主控制模块100执行任务过程来说：
149.第一，综合考虑推进器51的当前负载状态情况有至少以下目的，1，当根据获取的推进器51当前状态数据判断到推进器51的电机模块202处于正常运转状态时，则可以正常进行执行，若是超负载或无法启动情况下停止执行任务。2，根据推进器51的电机模块202的实际性能来对前向速度的速度值进行限制，避免过载航行。
150.第二，定位信息的作用是提供主控制模块100判断水下航行器是否按既定航行目标或线路航行或是否航行到达目标位置的依据。例如，当主控制模块100根据定位信息判断到水下航行器偏离既定航线、或未到达目标位置或未按既定航线线路航行时，通过从控制模块200控制调整推进装置(由主控控制模块100判断并将判断结果发至从控制模块200，从控制模块200再向推进器51和水平舵52发动作指令)，以使得水下航行器返回既定航线或继续航行至目标位置。
151.第三，当前水下信息中的测距声呐64获取的数据，也即是运动过程中规避障碍物的距离，利用测距声呐64检测的数据可以提供水下航行器航行时躲避障碍的依据。例如，当水下航行器与岸基平台持续通信时，也即是处于远程持续遥控控制状态时，当主控制模块100根据第二获取模块(测距声呐64)检测的数据判断在既定航行路线上具有障碍物时，可以停止航行并反馈信号给操控人员，提醒操控人员注意进行避让障碍物操控。而如果是与水下航行器处于断开通信下或自主导航模式下的航行状态时，主控制模块100在判断到有障碍物时，可以自行通过从控制模块200控制推进装置以避障航行，在避让障碍后再重新返回既定航行路线。避障控制路线可以例如图31所示，在按既定路线(直线形、梳形、蛇形等)航行时，如果探测到前方有障碍，则激活水下航行器的“躲避障碍物”的功能，开始进行躲避障碍控制，其核心就是以探测到的障碍物为圆心，以一定安全距离为半径，模拟构建六边形/八边形/圆形等包络线将障碍物包起来。水下航行器再基于包络线以及既有航行路线的基础上规划新的航行路线，保证一方面能够部分保持原来的航线，另一方面能够躲避开障碍物，再根据新的航行路线进行航行，从而完成避障。另外，就测距声呐64的应用来说，也可以用于对前向速度的限制，例如当根据测距声呐64检测到规避障碍物距离满足预设距离值时，则降低前向速度，这些可以综合考虑进自主导航时的自动减速避让航行过程。
152.第四，导航定位模式在任务执行过程中是自适应变换的，由于不同的任务阶段会有不同的任务需求，因此在执行任务中导航定位匹配系统会根据不同的任务阶段给水下航行器匹配对应导航定位模式，并基于对应的导航定位模式去获取定位信息。其中，导航定位模式以及定位信息也可以设计为对前向速度有限制，例如不同的导航定位模式下对应的前向速度范围不同，或以定位信息为反馈判断到水下航行器在块到达目标位置时进行减速处理等。
153.通过上述综合导航定位模式、推进器51的当前负载状态、当前水下信息以及定位信息可以有效提高水下航行器执行任务的稳定性以及自主性。
154.在本申请实施例的步骤s21中，主控制模块100对惯导62检测的速度和多普勒计程仪65检测得到的速度进行融合处理得到水下航行器的前向速度前向速度，从控制模块200根据前向速度控制继电器模块201、舵机模块203、电机模块202的运行。需要说明的是，主控制模块100得到水下航行器的前向速度是综合考虑到推进器51的电机模块202实际性能、运动过程中由测距声呐64采集的规避障碍物距离、导航定位匹配系统确定的导航定位模式以
及定位信息对速度值的限制。水下航行器的前向速度是由惯导62测得的速度和多普勒计程仪65测得的速度经过数据融合得到的。在本实施例中，采用卡尔曼滤波算法实现数据融合，水下航行器的前向速度之所以要采用惯导62和多普勒计程仪65的数据进行融合得到，是要避免单个检测元件检测数据的误差，使得获取水下航行器的前向速度不准确，提高数据的准确性。卡尔曼滤波算法就是把统计学应用到了滤波算法上。其算法的核心思想是根据当前的仪器“测量值”和上一刻的“预测量”和“误差”，计算得到当前的最优量，再预测下一刻的量。算法中，比较突出的是观点是把误差纳入计算，而且分为预测误差和测量误差，两种统称为噪声，有一个非常大的特点是误差独立存在，始终不受测量数据的影响。
155.在本申请实施例的步骤s22和步骤s23中，在水下航行器处于水平面运行时，从控制模块200根据控制指令生成控制两个电机模块202转速的两路pwm脉冲信号；在水下航行器处于垂直面运行时，执行模块中的从控制模块200接收到的控制指令生成控制两个舵机模块203转动的pwm脉冲信号。需要说明的是，两个电机模块202的等速转动完成水下航行器的行进控制，而两个电机模块202的差速转动则完成水下航行器的转艏控制。舵机模块203的转动，完成水下航行器的深度调节控制。
156.在本申请实施例中，在步骤s24中，水下航行器的运行位姿达到执行参数的期望位姿包括：当前水下航行器的运行位姿达的位置和艏向角与期望位姿的位置和艏向角之间的误差值设置在规定的误差范围内；其中，水下机器人的运行位姿的艏向角是采用惯导62检测得到，水下机器人的运行位姿的位置根据前向速度积分计算获得。需要说明的是，当前水下机器人的运行位姿的位置与期望位姿的位置之间的误差值在规定的误差范围内，当前水下机器人的运行位姿的艏向角与期望位姿的位置之间的艏向角在规定的误差范围内。误差范围根据水下机器人的需求设定。艏向角是惯导62中的陀螺仪测量得到。
157.通过上述这一控制方法，可以有效的提高水下航行器的运行效率。本申请中关于控制以及信息融合方面需要说明的是，所有的位置信息(水下信息获取模块获取或导航定位匹配系统获取)、速度信息(包括但不限于前向速度)、航程信息(通过解析任务得到的航程或给定航程)、障碍信息(声呐探测器检测的信息)等是在主控制模块中进行融合处理。具体实现方式为通过在底层软件ros/moos上利用c++/python等构建了一个用于机器人控制的软件框架，针对水下航行器进行相应功能模块/算法的开发形成独特的控制算法，然后把上述信息数据导入控制算法，由主控制模块判断决策，并向从控制模块及其执行元件发出指令实现控制策略。
158.以上为本申请实施例提供的一种扁平型水下航行器的实施例二，以下为本申请实施例提供的一种扁平型水下航行器的实施例三，具体请参阅图1、图29、图32至图37。
159.基于上述实施例二的方案，本实施例三为对导航定位匹配系统的进一步说明：
160.从导航方面来说，本申请人发现现有的水下航行器导航定位技术采用预设的比较固有且死板的组合导航方式不仅不能精确适用各种不同的任务，还存在极大地降低了水下航行器的自主决策水平和续航能力，为解决这一问题，为此本申请人对导航定位匹配系统进行改进，使得水下航行器的导航定位匹配系统中的导航定位匹配系统可以根据不同的任务需求以便于实现高精度、低功耗的导航定位模式效果。
161.得益于本申请水下航行器的外壳1、硬质框架2以及独立舱3组成的载体设计的高度模块化、集成化，可以根据水下航行器执行任务的不同有选择性地搭载对应的导航定位
以便于实现高精度、低功耗的导航定位效果。在本申请中，水下航行器的导航定位执行元件可以包括惯性导航、卫星导航、地球物理导航和其他辅助元件。
162.惯性导航是一种完全自主式的导航系统，可以分为平台式惯导和捷联式惯导；惯性导航不受环境、载体机动和无线电干扰的影响，能连续提供全部导航参数，在短时间内能够提供较高的相对精度，但随航行时间和航行距离的增加，惯性导航会产生定位误差的持续积累和发散。
163.卫星导航是基于无线电的导航方法，利用接收机接收到的信号来确定的位置；常用的卫星导航具备北斗卫星导航系统和gps导航系统。若将卫星导航应用在水下航行器中，由于卫星导航的电磁波在水中快速衰减，传统的gps卫星导航技术只适用于水体表层有限的区域，需要水下航行器(也称auv)浮出水平面定位，具有隐蔽性差的缺陷，因此该卫星导航在auv上的使用受到极大限制。
164.地球物理导航是一种可用于水下定位导航的尖端技术，它根据目标海域的地球物理参数(地磁场、重力场、深度和地形等)特征分布制作物理信标，将实时测量的地球物理参数值与先验信息进行匹配，从而实现水下定位。地球物理导航根据地球物理参数的不同，主要分为地磁导航、重力场导航、地形匹配导航等。
165.其他辅助元件包括深度检测设备、压力检测设备和无线电模块，用于测量水下航行器当前所处的水深或辅助航程模式，从而辅助判定当前任务模式。需要说明的是，用于构建这些导航的部分可以包括但不限于前述的水下信息获取模块中的部件，当出现相同设备元件时则进行共用，例如卫星导航部分可以共用水下信息获取模块中的gps接收机31、惯导导航部分可以共用水下信息获取模块中的惯导32、辅助元件部分可以共用水下信息获取模块中的深度检测设备等，以提高设备利用率。
166.如图31所示，进一步地，导航定位匹配系统包括任务识别模块a10、导航定位模式匹配模块a20、执行模块a30以及导航定位执行元件a40；
167.任务识别模块a10，用于识别水下航行器执行环境的任务，得到任务中水下航行器航行的任务深度和任务航程；
168.导航定位模式匹配模块a20，用于根据任务给水下航行器匹配导航定位模式；
169.执行模块，用于接收导航定位模式匹配模块a20的数据信息，并根据导航定位模式控制导航定位执行元件a40的开启或关闭，需要说明的是，执行模块a30基于导航定位模式控制与导航定位执行元件a40中与导航定位模式对应的导航模块的开启或关闭，以使得水下航行器能够基于该导航定位模式进行航行，包括但不限于例如对水下信息获取模块中共用器部件的开启或关闭控制。本实施例中主控制模块30亦可通过rs232串口获取导航定位匹配系统确定的导航定位模式以及定位信息。
170.在本申请中，导航定位模式匹配模块a20包括浅海导航定位模式子模块a21、深海导航定位模式子模块a22和海中导航定位模式子模块a23；
171.浅海导航定位模式子模块a21，用于根据第一约束条件给水下航行器匹配的导航定位模式为采用卫星导航的浅海导航定位模式；
172.深海导航定位模式子模块a22，用于根据第二约束条件和水下航行器的惯性导航误差是否大于第一误差阈值给水下航行器匹配的导航定位模式为深海导航定位模式；
173.海中导航定位模式子模块a23，用于根据第三约束条件和任务航程给水下航行器
匹配的导航定位模式为海中导航定位模式；
174.其中，第一约束条件为：水下航行器接收到卫星导航信号；第二约束条件为：水下航行器没有接收到卫星导航信号、水下航行器与水平面之间的水面距离不小于距离阈值以及水下航行器能接收地形匹配导航信号；第三约束条件为：水下航行器没有接收到卫星导航信号、水下航行器与水平面之间的水面距离不小于距离阈值、水下航行器没有接收地形匹配导航信号以及水下航行器与海底之间的深度距离不小于深度阈值。
175.在本申请中，任务识别模块a10主要用于识别水下航行器执行所处环境的任务。
176.需要说明的是，任务识别模块a10主要是识别水下航行器需要在哪个海域中航行以及航行的任务航程，是为了区分不同执行任务通过导航定位模式匹配模块a20判断得到与执行任务匹配的导航定位模式，避免水下航行器中众多导航定位模式同时启动，增加了水下航行器的自身能源消耗，从而降低了水下航行器的续航时间。
177.在本申请中，导航定位模式匹配模块a20主要根据任务识别模块a10识别的任务给水下航行器执行该任务匹配对应的导航定位模式，从而提高水下航行器的续航能力。
178.在本申请中，浅海导航定位模式子模块a21主要是根据水下航行器执行任务时是否满足第一约束条件，若满足给水下航行器匹配采用卫星导航的浅海导航定位模式的导航定位模式。
179.需要说明的是，浅海导航定位模式的导航定位模式也是根据水下航行器航行的任务航程分为浅海短航程的导航定位模式、浅海中航程的导航定位模式和浅海长航程的导航定位模式。在本实施例中，不管水下航行器航行的任务航程是短、中、长给水下航行器匹配的导航定位模式的导航均为卫星导航。当导航定位模式匹配模块a20知晓水下航行器的导航定位模式为浅海导航定位模式时，不管水下航行器的任务航程是中航程、长航程还是短航程，导航定位模式匹配模块a20给水下航行器匹配的主导航和辅助导航均为卫星导航。
180.深海导航定位模式子模块a22主要是根据是否满足第二约束条件和水下航行器的惯性导航误差是否大于第一误差阈值给水下航行器匹配的导航定位模式为深海导航定位模式。
181.需要说明的是，在第二约束条件中，优先采用深度计这个深度检测设备检测水下航行器与水平面之间的水面距离，距离阈值优先选为20m。
182.海中导航定位模式子模块a23主要是根据是否满足第三约束条件和任务航程给水下航行器匹配的导航定位模式为海中导航定位模式。
183.需要说明的是，在第三约束条件中，优先采用前述水下信息获取模块中的深度计63这个深度检测设备检测水下航行器与海底之间的深度距离，深度阈值优先选为50m。在本实施例中，深度检测设备的使用是为了得到水下航行器与水平面之间的距离，深度检测设备判定的目的在于由于若接收不到卫星导航信号不能充分判定为浅海导航定位模式的导航定位模式，因为若水下航行器处在动态任务切换过程中，如从较深的水深上浮时，此时卫星导航处于关闭状态是无法接收到卫星导航信号的，因此需要增加深度检测设备判定，确保是在卫星导航处于关闭状态情况下接收不到卫星导航信号，从而浅海导航定位模式的导航定位模式。深度检测设备的使用是为了得到水下航行器与海底之间的距离，例如：在水下航行器在动态任务切换过程中，如从较浅的水深下潜时，此时水下航行器导航定位匹配系统的地形匹配导航处于关闭状态，此时水下航行器导航定位匹配系统是无法接收到地形匹
配导航信号的，因此需要深度检测设备判定，确保是在地形匹配导航处于关闭状态情况下接收不到地形匹配导航信号，从而判定深海导航定位模式的导航定位模式。因此本申请提供的一种水下航行器导航定位匹配系统能够保证水下航行器在执行不同任务之间动态切换下，最大限度地节约自生能源、提升续航能力。
184.在本申请中，当水下航行器导航定位匹配系统采用浅海导航定位模式为导航定位模式，浅海导航定位模式的导航定位模式仅采用卫星导航定位模式，由于卫星导航具有实时性，高效性和高精度，在水下航行器执行浅海任务时，可以采用卫星导航满足任务要求，其他导航可判断性装载或者在短航程任务模式下处于关闭，以达到节约能源提高续航和增大工作空间的目的。
185.在本申请中，当水下航行器导航定位匹配系统采用深海导航定位模式为导航定位模式，即是水下航行器接近海底，采用地形匹配导航为主导航；而地形匹配导航本身属于自主导航和无源导航，相较于卫星导航需要定期上浮至海面接收信号所带来的隐蔽性大打折扣和任务时间的损失，地形匹配导航的自身属性优势明显。
186.在本申请中，该水下航行器导航定位匹配系统根据水下航行器工作时距离水平面的深度分为浅海导航定位模式、海中导航定位模式和深海导航定位模式三种导航定位模式，其中浅海导航定位模式和海中导航定位模式这两种导航定位模式的判断依据为能否接收卫星导航信号，能够接收卫星导航信号则为浅海导航定位模式，无法接收到卫星导航信号则为海中导航定位模式；海中导航定位模式和深海导航定位模式这两种导航定位模式的判断依据为水下航行器一段时间间隔内相对于海底的平均高度，若平均高度小于等于50m，则为深海导航定位模式，大于50m则为海中导航定位模式，此判断标准的依据是50m是水下航行器采用多波束测深仪的工作距离，也是地形匹配导航的特征距离，在特征距离内地形匹配导航的定位精度高。
187.需要说明的是，浅海导航定位模式仅采用卫星导航为主导航，而不是采用短航程用惯性导航为主导航是因为仅用卫星导航就能保证精度且简单经济、节约能源以提高续航，短航程采用惯性导航为主导航而不是深海用地形导航为主导航是因为短航程内惯性导航精度高于地形匹配导航精度，故在浅海导航定位模式下的短航程任务采用惯性导航作为主导航。
188.从上述技术方案可以知道，本申请通过采用任务识别模块a10识别水下航行器的执行任务，根据执行任务的需求在浅海导航定位模式子模块a21、深海导航定位模式子模块a22和海中导航定位模式子模块a23判断水下航行器所处海域的导航定位模式，执行模块a30根据所处海域的导航定位模式开启匹配的主导航和辅助导航，关闭其他导航定位模式的主导航和辅助导航，从而保障水下航行器导航定位匹配系统导航定位模式精度的前提条件下，节省出更多的作业重量和作业体积，保证了水下航行器的长时间续航。该水下航行器导航定位匹配系统也能够大幅提高了水下航行器在不同任务情况下的导航定位模式精度，同时从节流的角度较大地减少了水下航行器能源的消耗，极大地提高了水下航行器的续航水平；解决了现有水下航行器的导航定位模式系统不能兼容多种任务，使得其导航定位精度优先、响应时间缓慢且续航能力弱的技术问题。
189.本申请的一个实施例中，执行模块a30还用于根据水下航行器没有接收到卫星导航信号以及水下航行器与水平面之间的水面距离小于距离阈值，开启水下航行器的卫星导
航，使得该水下航行器导航定位匹配系统的导航定位模式为浅海导航定位模式。
190.在本申请的一个实施例中，执行模块a30还用于根据水下航行器没有接收到卫星导航信号、水下航行器与水平面之间的水面距离不小于距离阈值、水下航行器没有接收地形匹配导航信号以及水下航行器与海底之间的深度距离小于深度阈值，开启水下航行器的地形匹配导航，使得该水下航行器导航定位匹配系统的导航定位模式为深海导航定位模式。
191.在本申请的一个实施例中，深海导航定位模式子模块a22用于根据第二约束条件确定水下航行器执行任务所处海域为深海，之后再根据水下航行器的惯性导航误差是否大于第一误差阈值确定水下航行器执行任务的导航定位模式；深海导航定位模式子模块a22的导航定位模式用于根据水下航行器的惯性导航误差不大于第一误差阈值，给水下航行器匹配导航定位模式是以惯性导航为主导航、地形匹配导航为辅助导航的深海短航程的导航定位模式；或用于根据水下航行器的惯性导航误差大于第一误差阈值，给水下航行器匹配导航定位模式是以地形匹配导航为主导航、惯性导航为辅助导航的深海中航程的导航定位模式或是以地形匹配导航为主导航、重力场导航为辅助导航的深海长航程的导航定位模式。
192.需要说明的是，第一误差阈值优先选为1％。在深海导航定位模式的短航程的导航定位模式下，水下航行器以惯性导航为主导航，惯性导航在短航程内的定位精度高，相对而言，深海导航定位模式的地形匹配导航也具有相似的精度优势，但考虑到地形匹配普适性没有惯性导航高，即地形特征不明显区域可能出现误匹配现象，故将地形匹配导航作为辅助导航系统。在深海导航定位模式的短航程的导航定位模式中惯性导航先为地形匹配导航提供大致的导航信息，以减少地形匹配导航与预载的地形信息地图匹配搜索区域，提高组合导航的快速性；反过来，地形匹配导航通过预载重力信息地图匹配后，将地形匹配导航信息与惯性导航信息进行信息融合，信息融合过程具体方式采用卡尔曼滤波方法进行，将两种导航信息之间互相融合，修正误差，从而提高水下航行器在在深海导航定位模式的短航程的导航定位模式下的定位精度。在深海导航定位模式的中航程的导航定位模式下，水下航行器导航定位匹配系统以地形匹配导航为主导航、惯性导航为辅助导航。惯性导航为地形匹配导航提供大致的导航信息，以减少地形匹配导航与预载的地形信息地图匹配搜索区域，提高组合导航的快速性。在深海导航定位模式的长航程的导航定位模式下，水下航行器导航定位匹配系统以地形匹配导航为主导航，重力场导航为辅助导航，在长航程的情况下，地球物理参数变化较大，地球物理导航精度优势明显。具体而言，此时重力场和地磁场变化都比较明显，相对而言，在深海导航定位模式中，地形匹配导航精度更高，故采用地形匹配导航为主导航、重力场导航为辅助导航，两者的导航信息通过开尔曼滤波技术进行信息融合，从而实现组合导航。
193.在本申请的一个实施例中，海中导航定位模式子模块a23用于根据第三约束条件确定水下航行器执行任务所处海域为海中，之后海中导航定位模式子模块a23用于根据水下航行器的任务航程确定是以惯性导航为主导航、以重力场导航为辅助导航的海中短航程的导航定位模式；或是以重力场导航为主导航、以惯性导航为辅助导航的海中中航程的导航定位模式；或是以重力场导航为主导航、以地磁导航为辅助导航的海中长航程的导航定位模式。
194.需要说明的是，当水下航行器的导航定位模式为短航程的海中导航定位模式，水下航行器导航定位匹配系统惯性导航为主导航，重力场导航为辅助导航系统；其中，惯性导航为重力场导航提供大致的导航信息，以减少重力场导航与预载的重力信息地图匹配搜索区域，提高组合导航的快速性；反过来，重力场导航通过预载重力信息地图匹配后，将重力场导航信息与惯性导航信息进行信息融合，信息融合过程具体方式采用卡尔曼滤波方法进行，这两种导航信息之间互相融合，修正误差，从而实现高精度的组合导航。当水下航行器的导航定位模式为中航程的海中导航定位模式，水下航行器导航定位匹配系统重力场导航为主导航，惯性导航为辅助导航；其中，惯性导航为重力场导航提供大致的导航信息，以减少重力场导航与预载的重力信息地图匹配搜索区域，提高组合导航的快速性；然后，重力场导航通过预载重力信息地图匹配后，将重力场导航信息作为导航信息输入。若这两种导航信息之间没有进行信息融合，此时水下航行器中的惯性导航的误差精度＞3％，而本申请使用的重力梯度仪的精度高于此误差水平，因此这种情况下惯性导航信息没有太大的参考价值和重力场导航信息进行信息融合，而是仅作为重力场导航的粗定位，为重力场导航匹配预载地图缩小搜索范围，从而提高组合导航的快速性。当水下航行器的导航定位模式为长航程的海中导航定位模式，水下航行器导航定位匹配系统重力场导航为主导航，地磁导航为辅助导航；其中，在长航程的情况下，地球物理参数变化较大，地球物理导航精度优势明显，此时重力场和地磁场变化都比较明显，相对而言，地磁场导航受到的干扰相对较大，故采用重力场导航为主导航，地磁场导航为辅助导航，两者的导航信息通过开尔曼滤波技术进行信息融合，从而实现组合导航。
195.现有的水下航行器的组合导航基本都是以惯性导航为主导航、地形匹配导航为辅助导航，然而在长航程的情况下，惯性导航的累计误差过大，仅仅依靠辅助导航纠偏往往不能够保证精度的要求，此消彼长。特别是在深海导航定位模式的导航定位模式下，地形匹配导航体现出较好的导航定位模式准确性，与现有的水下航行器的组合导航相比，在深海导航定位模式的中、长航程的任务模式下，本申请提供的水下航行器导航定位匹配系统是采用地形匹配导航作为主导航，并关闭在此条件下表现不佳的惯性导航，从而提高精度并节约系统能源。
196.需要说明的是，地形匹配导航为主惯性导航辅助水下组合导航系统，根据实测地形序列或条带与背景地形的匹配来实施导航定位模式，并且每一次测量都独立，不存在累积误差。地形匹配导航利用测深仪、多波束声纳等地形测量设备，或者利用侧扫声纳等水下地貌探测设备，测量当前水下航行器位置的水下地形地貌数据，并将其与预装在水下航行器导航计算机中的先验高分辨率地形图进行匹配，从而获取水下航行器在地形图中的位置。本申请基于预载的高精度先验水下地形信息，加上惯性导航先进行粗定位在用地形匹配导航细匹配，辅以重力计进行信息比对，最后导航精度能到10m，这与卫星导航系统精度相当，避免了在特征地形下，导航精度和可靠性较高；但特征不明显或地形近似度较高时，导航可靠性会降低，且已出现误匹配问题。
197.在本申请的一个实施例中，该水下航行器导航定位匹配系统的执行模块a30基于导航定位模式开启相应的主导航和辅助导航，关闭水下航行器中其他的导航。
198.需要说明的是，执行模块a30主要是用于开启水下航行器执行任务过程中需要的导航，关闭不需要的导航，以达到节约能源提高续航和增大工作空间的目的。如图32所示，
本实施例中的水下航行器导航定位匹配系统的导航定位模式包含有9种。
199.如图33至图36所示，就导航定位匹配系统的控制方法来说，包括以下步骤：
200.s1.获取水下航行器的执行任务，根据执行任务判断水下航行器是否接收到卫星导航信号；
201.s2.若水下航行器能接收到卫星导航信号，水下航行器的导航定位模式为采用卫星导航的浅海导航定位模式；
202.s3.若水下航行器不能接收到卫星导航信号，判断水下航行器与水平面之间的水面距离是否小于距离阈值，若是，执行步骤s4；若否，开启水下航行器的卫星导航并重新执行步骤s1；
203.s4.判断水下航行器是否能接收地形匹配导航信号，若是，水下航行器的导航定位模式为深海导航定位模式；若否，再次判断水下航行器与海底之间的深度距离是否小于深度阈值；
204.s5.若水下航行器与海底之间的深度距离小于深度阈值，开启水下航行器的地形匹配导航并重新执行步骤s4；若水下航行器与海底之间的深度距离不小于深度阈值，水下航行器的导航定位模式为海中导航定位模式。
205.如图35至图36所示，在本申请中，在步骤s4和步骤s5中，当水下航行器的导航定位模式为深海导航定位模式或海中导航定位模式时还包括：
206.获取水下航行器的惯性导航误差，判断惯性导航误差是否不大于第一误差阈值；
207.若惯性导航误差不大于第一误差阈值，水下航行器的航行航程为短航程，若惯性导航误差大于第一误差阈值，再次判断惯性导航误差是否不大于第二误差阈值；
208.若惯性导航误差不大于第二误差阈值，水下航行器的航行航程为中航程；若惯性导航误差大于第二误差阈值，水下航行器的航行航程为长航程。
209.如图35至图36所示，在本申请中，根据惯性导航误差分为短航程导航定位模式、中航程导航定位模式和远航程导航定位模式，若惯性导航误差不小于第一误差阈值，则判断水下航行器的任务航程为短航程导航定位模式；若惯性导航误差大于第一误差阈值且不小于第二误差阈值，则判断水下航行器的任务航程为中航程导航定位模式；若惯性导航误差大于第二误差阈值，则判断水下航行器的任务航程为长航程导航定位模式。其中，对应的第一误差阈值可以根据惯性导航的任务航程以及任务深度进行调整设定。若水下航行器的导航定位模式为深海导航定位模式时，第一误差阈值优先选为1％，第二误差阈值优先选为3％；若水下航行器的导航定位模式为海中导航定位模式时，第一误差阈值优先选为3％，第二误差阈值优先选为5％。如图36所示，在执行模块a30确定导航定位模式并对应控制导航定位执行元件a40后，则可以将导航定模式以及定位信息反馈给主控制模块。
210.需要说明的是，水下航行器在短航程任务模式下，采用惯性导航作为主导航，原因在于短期内惯性导航精度高，结构较为精巧方便，且成熟度高，采用惯性导航作为主导航能够满足任务要求，同理，其他导航可选择性装载或者在在短航程任务模式下处于关闭，以达到节约能源提高续航和增大工作空间的目的。水下航行器在长航程任务模式下，采用地球物理导航中的地磁导航、重力场导航作为主导航，这是因为在长航程情况下，地磁导航、重力场导航的物理参数变化相对较大，从而辨识度更高，导航定位更加精确。需要说明的是，导航定位匹配系统的控制方法内容对应前述导航定位匹配系统的模块内容，前述已对模块
内容详细阐述，在此不再对方法内容进行一一阐述。
211.以上为本申请实施例提供的一种扁平型水下航行器的实施例三，以下为本申请实施例提供的一种扁平型水下航行器的实施例四，具体请参阅图1至图19。
212.基于上述实施例二的方案，本实施例三方案为对载体结构的进一步说明：
213.进一步地，如图1以及图2所示，就推进器51以及水平舵52安装应用为例，推进器51可以通过第一抱箍组件与凸起裙边10连接，水平舵52可以通过第二抱箍组件与凸起裙边10连接。具体的，第一抱箍组件和第二抱箍组件均包括两个u形夹板53，u形夹板53的两端分别设有连接凸耳55，凸起裙边10的后端部连接有推进器安装架54。第一抱箍组件的两个u形夹板53对推进器51的电机进行夹持固定，且至少一对同侧的连接凸耳55与推进器安装架54连接，第二抱箍组件的两个u形夹板53对水平舵52的舵机进行夹持固定，且一同侧的连接凸耳55与凸起裙边10连接。采用两个u形夹板53形成的抱箍结构进行安装固定，简单方便，容易拆装。还可以将推进器51和水平舵52与外壳1安装在一起，通过在外壳1上预留水平舵52和推进器51的安装位置，在上下部分连接的同时进行位置的固定，同时可以通过减少外壳1中间的飞边部分提高水下航行器的整体性以减少流体阻力。
214.进一步地，如图1所示，还包括做防水处理的天线器66；天线器66沿艏部向艉部方向可倒伏的安装于内设有通信模块的独立舱3，且与通信模块电连接；外壳1顶部设有沿艏部向艉部方向设置，且用于避让天线器66的长槽孔120。当天线器66在水下航行器行驶过程中碰到障碍物时，可以自动倒伏，避免天线器66发生损坏，经过障碍物后，天线器66可以自动复位。本申请中，天线器66与可以与设有主控制模块100的一独立舱3连接，并做防水处理，其连接端设置有转动机构(图中未示)
‑‑
例如可以是扭簧，套在连接端与该独立舱3之间的转动连接轴上，且一力臂与该独立舱3接触相抵，另一力臂与天线器66接触相抵，可以实现受到一定外力阻碍时倒伏避让，而通过阻碍后复位。
215.进一步地，为了满足水下航行所需的强度要求，并尽量降低整体质量，外壳1的材料可以选用玻璃钢，具体不做限制。
216.进一步地，外壳1的艏部与艉部均为线型弧形部，在改善流体力学性能的同时也提高结构强度。且线型圆弧化处理，用常规加工手段即可实现，传统的复杂外壳结构型线复杂，一般要用多轴机床数控加工，加工费用高，因此本申请外壳1结构较于传统的外壳结构也更具工艺经济性。
217.进一步地，为了进一步提高结构强度和水动力学性能，对外壳1的各个棱边，也即是外壳1的各个平面之间连接处均进行圆弧倒角处理，进一步降低水阻力，防止应力和流场集中。
218.进一步地，如图1至图3所示，由于凸起裙边10位于艏部的部分裙边除了提高刚度强度、增加浮性等作用外，还具有“劈波”作用。为此，将凸起裙边10位于艏部的边沿的两个边角部均设计成圆弧角部，这样可以进一步减小行进水流阻力和兴波阻力，有利于整体续航里程的提升，同时能够节约材料成本。本申请中，凸起裙边10在艉部的裙边部分的边角部可以不设计成圆弧角部，当然也可以同样设计成圆弧角度部。另外，凸起裙边10还可以是由多个裙边部分拼组而成，而位于艏部的裙边部分可以采用相比其他裙边部分更高强度的材料制备，本领域技术人员可以以此为基础做适当的变化，具体不做限制。
219.进一步地，如图1至图5所示，为了加工制造的便利，外壳11可以由两个相同结构的
半壳体11组成，方便通过同一模具制作形成。两个半壳体11呈上下分布，且可拆卸连接，可以螺钉、螺栓等紧固件实现，不做限制。每个半壳体11均具有一个水平水平面、连接于水平面前边沿与后边沿的两个斜面、连接于水平面两侧边沿的两个垂直平面，当然，两个斜面的末端部分可以做成圆弧面，这样连接组成的外壳1在艏部与艉部也就是形成圆弧端。再者，本实施例中，半壳体11连接面的外边缘上设有环形凸缘；这样在两个半壳体11连接配合时，两个环形凸缘拼合后就可以形成凸起裙边10，这样就加工角度来说也会更加方便，当然本申请中的两个半壳体11可以是只有其中的一个半壳体11的连接面的外边缘设置环形凸缘，也即是利用单个环形凸缘即可形成凸起裙边10，这样的话，两个半壳体11在形状结构上就存在一个环形凸缘的差异。当然，也可以是如前述的为独立设置的凸起裙边10，再通过相关工艺手段安装固定在外壳1的外周面上，例如可以是环绕固定在两个半壳体11的连接位置处。本领域技术人员可以以此为基础做适当的变化，具体不做限制。
220.进一步地，如图7以及图8所示，为了使得本申请的外壳1结构设计更加优化，能够最大化的发挥该结构带来的有益效果。可以基于如下参数进行外壳1的具体尺寸设计，例如半壳体11的两个斜面的倾斜角度a为23
°
～32
°
，优选可以是27.22
°
；凸起裙边10的厚度与凸起裙边10的宽度比为h/w＝0.1～0.3；外壳1的厚度与外壳1的顶面长度或底面长度之间的比为h/l＝0.62～0.73；外壳1的艏部圆弧半径或艉部圆弧半径与外壳1的厚度之间的比为r2/h＝0.12～0.2；凸起裙边10的圆弧角部的半径与外壳1的厚度之间的比r1/h>1.6；凸起裙边10的宽度与外壳1的顶面长度或底面长度之间的比w/l＝0.14～0.16。本领域技术人员可以基于上述参数对外壳1的尺寸进行设计，具体不做限制。
221.进一步地，如图1以及图2所示，为了安装的便利，位于上方的一个半壳体11顶面设有安装口，对应安装口上可拆卸安装有盖板12。上述用于避让天线器66的长槽孔120即可开设于盖板12上。这一长槽孔120除了可以避让天线器66使用外，也可以方便抓举提起盖板12，还能在下水时便于液体更快进入内部加快下潜进程。
222.进一步地，如图10所示，为了减轻整体重量，拆装更加方便，硬质框架2可以采用轻质的铝型材制备，其结构可以设计成方形笼式结构，具体包括型材底框21、型材顶框22以及多个第一连接型材23；多个第一连接型材23的两端分别与型材底框21以及型材顶框22连接固定。
223.如图10至图16所示，进一步地，还包括两条第二连接型材20；型材底框21与型材顶框22均可以呈日字型；就型材顶框22的组成来说，可以是由两个u形框与一中部型材条220组成，其中两个u形框的相对于中部型材条220对称设置，并且两端分别与中部型材条220连接，进而组成一个日字型结构的型材顶框22。而型材底框21亦可以是如此拼组。又或者如图11所示，型材底框21有一大一小的两个u形框以及一中部型材条210组成，同样两个u形框也是对向设置，中部型材条210设于较大的u形框内且与较大的u形框连接，而较小的u形框对向插入较大的u形框再与中部型材条210连接，进而组成型材底框21，本领域技术人员可以以此为基础做适当的变化，具体不做限制。
224.第一连接型材23具体为四条，四条第一连接型材23分别设置于型材底框21与型材顶框22的四个角位置之间。两条第二连接型材20设置在型材底框21与型材顶框22之间与型材顶框22的中部型材条210共面位置。通过增加设置第二连接型材20，并与型材顶框22中部型材条210共面设置，能够进一步的加强硬质框架2的整体结构强度和刚度。
225.进一步地，还包括两条第三连接型材24；两条第三连接型材24均呈45
°
倾斜设置，且分别通过挤压角座25固定于型材顶框22的中部型材条220端部与相邻的第二连接型材20之间。通过设置第三连接型材24与挤压角座25，进一步加固第二连接型材20与型材顶框22的中部型材条220的连接，进一步提高整体的结构强度和刚度。
226.本申请这一笼式结构设计的硬质框架2，型材布局纵横有致，在保证足够刚度的同时，合理腾出中部空间，便于安放其他载荷部件。零件标准化率超过95％，便于制作装配、省时省力、节约成本、维护更换方便。
227.如图4至图6所示，进一步地，还包括固定板29；固定板29设在处于下方位置的半壳体11的底部且通过平头螺钉291与型材底框21可拆卸连接，且固定板29与型材底框21之间对处于下方位置的半壳体11的底部形成夹持固定，实现“三明治”的连接结构方式来实现对型材底框21的固定。由于外壳1主体材料强度相对脆弱，这种连接结构方式可保证连接强度的同时避免外壳1被夹坏。而且利用平头螺钉291进行固定，并使得平头螺钉291的头部位于下方位置的半壳体11外。这样在放置于地面进行拆装维护时，可以以几个平头螺钉291的头部端面代替整个外壳1的大底面作为落地支点，避免因表面不平整而整体放置不稳，也可以防止底部积水而导致锈蚀，也防止底面被刮花。本实施例中固定板29可以是不锈钢板，其形状可以与底框架相适配，也呈日字型，具体不做限制。
228.如图11至图12以及图17至图18所示，进一步地，为了实现型材顶框22与外壳1的连接固定，可以在型材顶框22的顶部可拆卸连接有呈十字型的连接板28，具体可以设置于型材顶框22的中部型材条220上；连接板28上设有多个第一安装孔281；盖板12上设有多个与第一安装孔281配合的第二安装孔121，并通过相应的螺丝等紧固件实现连接固定。
229.如图10至图18所示，进一步地，为了进一步方便吊装、搬运、拆取等工作，型材顶框22上可拆卸设有至少两个伸出盖板12的吊环螺钉27。其布置可以根据实际吊装需要进行布置，满足能够平稳起吊起即可。下水使用时，可以拆掉吊环螺钉27，避免对航行产生影响。
230.为了保证装配时与硬质框架2顶部贴合平稳。本申请中盖板12底面上对应连接板28位置可以设置第一凸块部123，且于各个避让吊环螺钉27的避让口122周围可以设置呈环形且与第一凸块部123等高的第二凸块部124。第二凸块部124具体可以为环绕避让口122的回字型设计，而第一凸块部123可以设计为棱形凸块，纵横方向与硬质框架2上端的“十”字型连接板28有足够的接触面积，且轮廓规则，制造方便。
231.本申请中第一凸块部123以及第二凸块部124的厚度不大于0.1mm，而且，第一凸块部123以及第二凸块部124均可以与盖板12一体成型，发挥连接功能的同时，增加盖板12整体的刚度，避免翘曲、折断。
232.另外，第二安装孔121具体可以设计为沉头孔，便于使用标准圆柱头螺钉将盖板12与硬质框架2顶部的连接板28相连，而且螺钉头也不突出本体，且拆卸方便。再者，盖板12的四个边角均可以倒角处理，避免磕碰损伤，且防止装配干涉。
233.进一步地，如图11、图14
‑
16所示，为了方便安装吊环螺钉27，可以在型材顶框22上设置用于安装吊环螺钉27的吊环安装块26。具体可以是安装在型材顶框22上的型材单元之间的连接位置，且分别与连接位置的各个型材单元连接。例如安装在型材顶框22的中部型材条210端部连接处，或者安装在型材顶框22的四个边角位置处。将吊环安装块26分布在这些主要位置，除便于不同吊装状态挂点布置需求外，另外在利用其强度，使其作为吊装零件
承担起吊载荷功能的同时，也能够作为连接部件将该位置的型材单元连接稳固。也即是，将吊环安装块26安装于边角位置或者中部型材条210的端部连接处位置时，不仅可以作为吊装零件承担起吊载荷功能，还可以分别与该位置处的型材单元相互连接固定，进而对该位置的型材单元的连接起到加固作用。吊环安装块26整体可以呈凸形结构，其凸头部可以设有供吊环螺钉27插入的螺纹孔，而位于凸头部的两侧部则分别与连接位置处的型材单元连接。
234.进一步地，如图3所示，为了便于抓取，同时防止应力集中，提高凸起裙边10的刚度，可以在凸起裙边10上开设有多个贯穿的腰圆孔101，例如可以是四个，分别两两分布在凸起裙边10的两侧。
235.进一步地，如图2所示，还可以在凸起裙边10上可拆卸设置至少两个提手102，进一步提高抓取的便利性，并且这种透水结构设计有利于加速下潜进程。
236.如图1以及图10所示，进一步地，为了使得独立舱3均具能够具有较好的耐压性能独立舱3结构组成均可以包括呈圆柱形的舱体31以及端盖34，其中舱体31至少一端设有开口，端盖34可拆卸密封盖设于开口。另外舱体31的两端还设有倒u形的连接座板33，以便于实现安装固定，并且两端出于安装和强度考虑可以进行加厚处理，端盖34可以通过螺栓于舱体31固定。
237.进一步地，如图1所示，端盖34表面可以设有x形加强筋(图中未示)以加强自身结构强度，从而提高第一独立舱3或第二独立舱3的耐压性能。再者，如图1所示，舱体31外表面中部还可以设有环形加强筋32，也可以进行加厚处理以提高耐压性能，具体不做限制。
238.本申请人发现现有的观测型水下航行器，能量形式单一，基本全都采用锂电池供电。近几年出现的可供选择的能量供应来源是温差能，其原理是利用海水的温差进行发电，由于海洋不同水层之间的温差很大，海平面的温度可达25℃左右，而深海海水温度在4℃左右，利用这一特性在水下航行器中加装在该温度范围内能发生相变的材料，如烷烃类或者液氨。当水下航行器上浮时，海水温度逐渐升高，相变材料变成气体，压力增大，带动液压装置运动，进而带动和液压装置连接的发电机工作，进而产生电能。但是这一温差能发电方案，需要水下航行器为整个发电系统预留大量的空间，增加了设计、建造和后期维护的难度。而且，当水下航行器在深海稳定工作时，海水温度变化不大，发电装置可提供的电能也就变得有限。
239.为了解决上述问题，如图19所示，本申请在独立舱3内均设有温差发电装置，其中温差发电装置包括半导体温差发电片41以及升压稳压器42；半导体温差发电片41固定在独立舱3内，且冷端与耐压腔的壁面连接接触，而热端则与耐压腔内部温度较高的空气或发热元件/设备表面连接接触，升压稳压器42与半导体温差发电片41电连接。半导体温差发电片41利用导热材料的赛贝尔效应：两种不同金属的连线，若将连线的一结点置于高温端，而另一端处于开路且处于低温环境，则在冷端存在开路电压，通过这一效应可以把温差能转换为电能。水下航行器在工作过程中，锂电池、动力装置和各种仪器设备等都会产生热量，这些热量使得独立舱3内的温度相对较高，而独立舱3外表面与海水接触，使得整个独立舱3壁面的温度较低。因此半导体温差发电片41能够利用海水与独立舱3内部之间的温度差异产生电能，再经过升压稳压器42把产生的电能稳定的供给一些功率较低的用电设备，从而整体提高续航能力。
240.本申请提出的温差发电装置是对水下航行器自身携带锂电池等发热设备的能量的二次利用，提高了能源的利用效率。相较于传统的温差发电方案，该装置结构简单、占用空间小，该装置的添加对水下航行器的设计、建造和维护的影响很小，一旦水下航行器运动起来，该温差发电装置就可持续稳定供电。本申请中半导体温差发电片41的应用数量可以根据实际需要而设定，而固定方式可以参考现有的温差片固定方式，同样，升压稳压器42可以直接采用已有的设备，具体不做赘述。例如，以独立舱3为圆柱结构为例，这样为了方便安装固定，半导体温差发电片41则可以安装固定在相对具有平整壁面的端盖34内壁面上。
241.另外，为了使得半导体温差发电片41的冷端与热端之间的温度差异可以更大且稳定，以更加稳定的产生电能。本申请还可以增加一个集热模块(图中未示)，其中集热模块可以由集热翅片和多个导热管组成，导热管的一端与集热翅片连接，另一端则连接发热量较大的设备表面，而半导体温差发电片41的热端则可以与集热翅片接触。通过集热翅片对内部的热量进行集中，进而使得半导体温差发电片41的热端可以有较高且稳定的温度，从而使得电能的产生更加稳定。
242.本申请提出的温差发电装置是对水下航行器自身携带锂电池等发热设备的能量的二次利用，提高了能源的利用效率。相较于传统的温差发电方案，该装置结构简单、占用空间小，该装置的添加对水下航行器的设计、建造和维护的影响很小，一旦水下航行器运动起来，该温差发电装置就可持续稳定供电。本申请中半导体温差发电片41的应用数量可以根据实际需要而设定，而固定方式可以参考现有的温差片固定方式，同样，升压稳压器42可以直接采用已有的设备，具体不做赘述。例如，以独立舱3为圆柱结构为例，这样为了方便安装固定，半导体温差发电片41则可以安装固定在相对具有平整壁面的端盖34内壁面上。
243.另外，为了使得半导体温差发电片41的冷端与热端之间的温度差异可以更大且稳定，以更加稳定的产生电能。本申请还可以增加一个集热模块(图中未示)，其中集热模块可以由集热翅片和多个导热管组成，导热管的一端与集热翅片连接，另一端则连接发热量较大的设备表面，而半导体温差发电片41的热端则可以与集热翅片接触。通过集热翅片对内部的热量进行集中，进而使得半导体温差发电片41的热端可以有较高且稳定的温度，从而使得电能的产生更加稳定。
244.以上对本申请所提供的一种扁平型水下航行器进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本申请实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。